機(jī)器人太空飛船

前言

世界上很難說(shuō)有什么事情是絕對(duì)不可能的，因?yàn)樽蛱斓膲?mèng)想不僅是今天的希望，而且也是明天的現(xiàn)實(shí)?！_伯特·哈金斯·戈達(dá)德“太空先鋒”是一套綜合性的科普讀物。它不僅向人們介紹了眾多科學(xué)原理和科技實(shí)踐活動(dòng)，還向人們介紹了太空科技對(duì)現(xiàn)代人類社會(huì)的諸多影響。實(shí)際上，太空科學(xué)涵蓋了許多不同學(xué)科的科學(xué)探索。例如，它涉及利用火箭推進(jìn)原理并使航天器進(jìn)入外層空間的發(fā)射裝置；又如，它還涉及在太空中或在其他星球上執(zhí)行航天任務(wù)的各種航天器；此外，它還會(huì)涉及執(zhí)行一系列航天任務(wù)的航天器上所搭載的各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備和宇航員。人類正是通過(guò)這些設(shè)備和宇航員實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)航天目標(biāo)。在太空時(shí)代，與火箭有關(guān)的航天技術(shù)不斷地幫助人類實(shí)現(xiàn)新的夢(mèng)想。本系列叢書向人們介紹了與上述技術(shù)相關(guān)的人物、事件、發(fā)現(xiàn)、合作和重要實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，這些科普讀物還向讀者介紹了火箭推進(jìn)系統(tǒng)是如何支持人類的太空探索和航天計(jì)劃的。這些計(jì)劃已經(jīng)改變了人類文明的發(fā)展軌跡。在未來(lái)的日子里，它們將繼續(xù)影響人類文明的發(fā)展軌跡。人類航天技術(shù)的發(fā)展史是與天文學(xué)的發(fā)展史和人類對(duì)航天飛行的興趣密不可分的。許多古代民族針對(duì)夜空里出現(xiàn)的奇異光線創(chuàng)作出流傳千古的神話傳說(shuō)。例如，根據(jù)古希臘神話傳說(shuō)中關(guān)于伊卡羅斯和代達(dá)羅斯編寫的故事：從前，有一位老人，他非?？释麛[脫地球引力的束縛，在天空中自由地飛翔。自從人類社會(huì)進(jìn)入文明時(shí)代以來(lái)，巴比倫人、瑪雅人、中國(guó)人和埃及人都研究過(guò)天空并記載了太陽(yáng)、月亮、可觀測(cè)的行星和“固定的”恒星的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。任何短暫的天文現(xiàn)象，例如彗星的經(jīng)過(guò)、日食的出現(xiàn)或超新星的爆炸，都會(huì)在古代人類社會(huì)中引起人們的不安。人類的恐懼不僅僅是由于這些天文現(xiàn)象看上去十分可怕，而且是由于在當(dāng)時(shí)這些天文現(xiàn)象既是無(wú)法預(yù)測(cè)的又是無(wú)法解釋的。古希臘人和他們的“地心說(shuō)”理論對(duì)早期天文學(xué)理論和西方文明的出現(xiàn)都產(chǎn)生了重大的影響。在大約公元前4世紀(jì)的時(shí)候，古希臘的眾多哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家分別系統(tǒng)地闡述了“地心說(shuō)”的宇宙理論。根據(jù)他們的理論，地球是宇宙的中心，其他的天體都在圍繞地球進(jìn)行運(yùn)行。在大約公元150年的時(shí)候，古希臘最后一位偉大的天文學(xué)家托勒密對(duì)“地心說(shuō)”理論進(jìn)行了加工潤(rùn)色，從而形成了一套完整的思想體系。在接下來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期內(nèi)，這一思想體系一直在西方社會(huì)擁有權(quán)威的地位。16世紀(jì)，尼古拉斯·哥白尼提出了“日心說(shuō)”的理論，從而結(jié)束了“地心說(shuō)”長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)人們思想的統(tǒng)治。17世紀(jì)，伽利略和約翰尼斯·開普勒利用天文觀測(cè)證明了“日心說(shuō)”理論。同時(shí)，他們所進(jìn)行的天文觀測(cè)也為科學(xué)革命的到來(lái)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。17世紀(jì)的晚些時(shí)候，艾薩克·牛頓爵士最終完成了這場(chǎng)科學(xué)革命。牛頓在著名的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中系統(tǒng)地總結(jié)了基本的物理學(xué)原理。利用這些原理，人們可以解釋眾多天體是如何在宇宙中進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的。在人類科學(xué)發(fā)展史上，牛頓的地位是他人無(wú)法超越的。18世紀(jì)和19世紀(jì)的科學(xué)發(fā)展為航天技術(shù)在20世紀(jì)中葉的出現(xiàn)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。正如本系列叢書所講述的那樣，航天技術(shù)的出現(xiàn)從根本上改變了人類歷史的發(fā)展進(jìn)程。一方面，帶有核彈頭的現(xiàn)代軍用火箭使人們不得不重新定義戰(zhàn)略戰(zhàn)爭(zhēng)的本質(zhì)。實(shí)際上，人類在歷史上第一次研發(fā)出可以毀滅自身的武器系統(tǒng)。另一方面，科學(xué)家們可以利用現(xiàn)代火箭技術(shù)和航天技術(shù)將機(jī)器人探測(cè)器發(fā)射到(除了體積較小的冥王星以外)所有太陽(yáng)系的主要行星上，從而使那些遙遠(yuǎn)而陌生的世界在人們的眼中變得像月球一樣熟悉。航天技術(shù)還在“阿波羅號(hào)”成功登月的過(guò)程中發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。成功登月是人類迄今為止所取得的最偉大的科學(xué)成就。20世紀(jì)初，俄羅斯的航天預(yù)言家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基大膽地做出預(yù)言：人類不會(huì)永遠(yuǎn)地被束縛在地球上。當(dāng)宇航員尼爾·阿姆斯特朗和埃德溫·奧爾德林在1969年7月20日踏上月球的表面時(shí)，他們也將人類的足跡留在了另一個(gè)星球上。在經(jīng)過(guò)幾百萬(wàn)年漫長(zhǎng)的等待以后，隨著生命的不斷進(jìn)化，終于有一種高級(jí)的生命形式實(shí)現(xiàn)了從一個(gè)星球到另一個(gè)星球的遷移。在宇宙長(zhǎng)達(dá)140億年的歷史當(dāng)中，這種遷移是第一次發(fā)生嗎？或許，正如許多外空生物學(xué)家所說(shuō)，高等生命形式在不同星球之間的遷移是各大星系內(nèi)部經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象。當(dāng)然，對(duì)于上述觀點(diǎn)，科學(xué)界目前尚無(wú)定論。不過(guò)，科學(xué)家們正在航天技術(shù)的幫助下，努力在其他星球上尋找各種生命形式。有趣的是，隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，宇宙既是人類太空旅行的目的地，又是人類命運(yùn)的最終歸宿?！疤障蠕h”系列叢書適合所有對(duì)太空科技、現(xiàn)代天文學(xué)和太空探索感興趣的年輕讀者。

內(nèi)容概要

《機(jī)器人太空飛船》主要內(nèi)容是詳盡介紹機(jī)器人太空飛船的發(fā)展過(guò)程。本書從最初相對(duì)簡(jiǎn)單的行星探測(cè)器開始，以翔實(shí)的數(shù)據(jù)、眾多的實(shí)例、精選的插圖詳細(xì)介紹了航天史上的過(guò)去、當(dāng)代和未來(lái)的機(jī)器人太空飛船，以及它們?cè)谔仗剿鞯倪^(guò)程中所起的重要作用。本書也描述了一些重要的航天歷史事件、科學(xué)原則以及技術(shù)突破。書后附錄的大事年表以及大量的相關(guān)資源能夠給航天愛好者們提供重要的補(bǔ)充信息。

作者簡(jiǎn)介

約瑟夫•A.安吉洛(Joseph A.Angelo，Jr.)，博士，退役美國(guó)空軍中校，現(xiàn)在是技術(shù)作家。作為洛林斯(Rollins)學(xué)院的一名物理學(xué)兼職教授，他教授天文學(xué)入門課程——“宇宙的演進(jìn)”。安吉洛博士編寫有許多工具書，其中包括The Facts on File出版公司出版的《太空和天文學(xué)手冊(cè)》和著名的《太空與天文學(xué)百科全書》。

書籍目錄

主譯的話前言鳴謝簡(jiǎn)介◇1  從先驅(qū)月球探測(cè)器到星際使者    人工智能    機(jī)器人技術(shù)的基本原理    飛往月球及以外地區(qū)的先驅(qū)者    蘇聯(lián)早期的探月計(jì)劃    噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室——美國(guó)首席太空機(jī)器人工廠    信使號(hào)任務(wù)    應(yīng)用于天文學(xué)用途的機(jī)器人太空飛船◇2  機(jī)器人太空飛船是如何工作的    為科學(xué)服務(wù)的太空機(jī)器人    科學(xué)機(jī)器人太空飛船的常規(guī)分類    實(shí)用的子系統(tǒng)    太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換    電光成像儀    太空飛船時(shí)鐘和數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)    單粒子翻轉(zhuǎn)    機(jī)器人太空飛船的導(dǎo)航    遠(yuǎn)距通信    深空網(wǎng)絡(luò)◇3  形狀與大小各異的機(jī)器人太空飛船    “先驅(qū)者3號(hào)”太空飛船    漫游者計(jì)劃    “月球勘探者號(hào)”太空飛船    “月球勘探者號(hào)”中子頻譜儀    “麥哲倫號(hào)”太空飛船    “伽利略號(hào)”太空飛船    美國(guó)國(guó)家航空航天局足球太空機(jī)器人    在太空探索時(shí)應(yīng)該使用機(jī)器人還是人類？◇4  飛越太空飛船    “水手10號(hào)”——第一個(gè)飛往水星的太空飛船    “先驅(qū)者11號(hào)”——第一個(gè)造訪土星的太空機(jī)器人    “旅行者2號(hào)”的大旅行    海王星與海衛(wèi)一◇5  軌道器、探測(cè)器和表面穿透器    “水手9號(hào)”太空飛船    “海盜1號(hào)”和“海盜2號(hào)”軌道太空飛船    “火星全球勘測(cè)者”（MGS）太空飛船    “火星氣候軌道器”——因?yàn)槿祟惖腻e(cuò)誤在太空遺失    火星觀測(cè)者（MO）任務(wù)    “火星——奧德賽2001”太空飛船    “卡西尼號(hào)”太空飛船    “惠更斯號(hào)”太空探測(cè)器    先驅(qū)者金星任務(wù)    “尤利西斯號(hào)”太空飛船◇6  登陸器和漫游車太空飛船    勘測(cè)者計(jì)劃    “月球車1號(hào)”（Imnokhod）和“月球車2號(hào)”機(jī)器人    漫游車    “海盜1號(hào)”和“海盜2號(hào)”登陸器太空飛船    火星探路者任務(wù)    火星極地登陸者（MPL）——另外一個(gè)火星之謎    火星探險(xiǎn)漫游者（MER）2003任務(wù)◇7  樣本返回任務(wù)    “吉尼斯號(hào)”太陽(yáng)風(fēng)樣本返回任務(wù)    “星塵（Stardust）號(hào)”任務(wù)    火星樣本返回任務(wù)    地球外污染◇8  作為科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的移動(dòng)機(jī)器人    用智能機(jī)器人尋找月球水    探索紅色星球的更智能機(jī)器人◇9  正在拜訪太陽(yáng)系小天體的機(jī)器人太空飛船    “喬托號(hào)”太空飛船    “深空1號(hào)”（DS1）太空飛船    “深度撞擊號(hào)”太空飛船    “羅塞塔號(hào)”探測(cè)器    “近地小行星交會(huì)”（NEAR）探測(cè)器    “黎明號(hào)”探測(cè)器◇10  未來(lái)幾代的勘探機(jī)器人    “新視野號(hào)”冥王星一柯伊伯帶的飛越任務(wù)    柯伊伯帶    遙現(xiàn)、虛擬現(xiàn)實(shí)和具有人類特征的機(jī)器人    智能機(jī)器人和人機(jī)結(jié)合體    火星飛機(jī)    使用機(jī)器人探測(cè)冰冷地區(qū)    木衛(wèi)二    “星際探索”任務(wù)    太空核能    對(duì)高級(jí)機(jī)器智能的需求◇11  自我復(fù)制系統(tǒng)    自我復(fù)制系統(tǒng)的理論與應(yīng)用    地球外因素對(duì)自我復(fù)制系統(tǒng)的影響    對(duì)自我復(fù)制系統(tǒng)的控制◇12  星際探測(cè)器    “先驅(qū)者10號(hào)”、“先驅(qū)者11號(hào)”太空飛船的星際之旅    “旅行者號(hào)”的星際任務(wù)    “千年天文單位”探測(cè)器任務(wù)    星際探測(cè)器的設(shè)計(jì)    代達(dá)羅斯計(jì)劃◇13  結(jié)語(yǔ)大事年表譯者感言

章節(jié)摘錄

插圖：◇1　從先驅(qū)月球探測(cè)器到星際使者機(jī)器人太空飛船為我們打開了宇宙探索的大門。現(xiàn)代太空機(jī)器人是一些復(fù)雜精密的探測(cè)機(jī)器，它們已經(jīng)或者即將探測(cè)太陽(yáng)系中包括冥王星在內(nèi)的所有主要星球。得益于冷戰(zhàn)時(shí)期充滿政治色彩的太空競(jìng)賽，日益增多的功能更強(qiáng)大的機(jī)器人太空飛船家族已經(jīng)極大地改變了科學(xué)家對(duì)于這些與地球一起圍繞著太陽(yáng)這顆恒星旋轉(zhuǎn)的其他外星球的看法。在過(guò)去的四十多年里，科學(xué)家獲得的對(duì)于這些被古希臘天文學(xué)家命名為行星的游移發(fā)光體的了解要比在這之前的整個(gè)天文史了解的還要多。因?yàn)橛辛诉@些太空探測(cè)器，太陽(yáng)系每個(gè)主要的行星體——以及陪伴它們的衛(wèi)星（如果有的話）——才被人類所更加熟悉。同樣，戰(zhàn)略性地布置在太空平臺(tái)上的那些復(fù)雜的自動(dòng)天文臺(tái)使天文學(xué)家和天體物理學(xué)家能夠通過(guò)電磁波頻譜的所有區(qū)域?qū)τ钪孢M(jìn)行面對(duì)面的觀測(cè)。人類對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)不再僅僅局限丁從居問(wèn)大氣層向地球射下的有時(shí)黑暗并且有干擾的窄帶輻射了。本章介紹基本的機(jī)器人學(xué)原理太空機(jī)器人與它們的陸地同類分享很多共同特征。然而，因?yàn)樗鼈兩婕案鼜?fù)雜、更不同尋常的航空航天技術(shù)與電腦科技的結(jié)合，它們比起在地球上工作的機(jī)器人要復(fù)雜得多。太空機(jī)器人需要在外層空間惡劣的環(huán)境下工作，或者有時(shí)要到人類所知甚少的陌生的外星球上去工作。在這種環(huán)境下，遙控與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使人可以與一個(gè)高級(jí)的太空機(jī)器人構(gòu)成一種實(shí)時(shí)的、交互式的協(xié)作伙伴關(guān)系，此時(shí)太空機(jī)器人就是一個(gè)能夠承擔(dān)在惡劣的外星環(huán)境下工作的巧妙的機(jī)器替代品。例如，一個(gè)先進(jìn)的未來(lái)太空機(jī)器人也許能夠探索月球的遙遠(yuǎn)地區(qū)，而它的人類操作者則坐在一個(gè)永久月球表面基地內(nèi)甚至是在地球上。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)完成重要的新發(fā)現(xiàn)。

編輯推薦

《機(jī)器人太空飛船》是“太空先鋒”叢書中的一本，該書介紹了探索我們太陽(yáng)系最遠(yuǎn)處的復(fù)雜的機(jī)器系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程。整本書穿插的知識(shí)窗補(bǔ)充講解了基本的科學(xué)概念，并且概括了重要的太空探索預(yù)言家和科學(xué)家的生平，目的是使讀者認(rèn)識(shí)到在機(jī)器人太空飛船的發(fā)展和操作過(guò)程中人類的巨大力量。 “太空先鋒”是一套前沿科普讀物，由6冊(cè)組成。本套叢書論述了航天技術(shù)的科學(xué)原理、技術(shù)應(yīng)用及對(duì)社會(huì)的影響。這套叢書對(duì)改變并將繼續(xù)改變太空技術(shù)和空間探索歷程的科學(xué)家、重大事件、關(guān)鍵性發(fā)明、國(guó)際間合作及重要試驗(yàn)等進(jìn)行了精彩的描述?！稒C(jī)器人太空飛船》中插有75幅黑白照片和結(jié)構(gòu)原理示意圖，附有機(jī)器人太空飛船研發(fā)大事記。對(duì)所有希望了解太空知識(shí)和航天技術(shù)的高中學(xué)生、教師和廣大讀者來(lái)說(shuō)，“太空先鋒”系列叢書具備最好的科學(xué)性、可讀性和趣味性。

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